in het vorige artikel spraken we over het belang van nauwkeurige windmeting voor een optimaal windparkontwerp. Maar ook onderwater zijn er elementen waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerpen van de fundering en kabelstructuren voor elke windturbine. Golven en stromingen kunnen leiden tot erosie van de zeebodem rond een vaste structuur, een fenomeen genaamd schuren.
het grootste deel van de Noordzee-zeebodem bestaat uit sediment van verschillende grootte, waardoor continue beweging van zeebodemdeeltjes door golven en stromingen mogelijk is. Deze beweging verandert rond vaste structuren die het zand van één kant wegspoelen tot er aan deze kant van de structuur een holle put wordt gevormd. Dit hoeft niet per se te schadelijk zijn voor de sterkte van de structuur, afhankelijk van het ontwerp; een multi-piled jacket foundation lijdt minder dan een enkele monopile fundering.
Bijgevolg moet een monopile funderingsreiniging zoveel mogelijk worden voorkomen. In tegenstelling tot mantelstructuren, met monopile funderingen wordt de belasting zijdelings overgedragen van de fundering in het bovenste deel van de zeebodem, die daarom wordt beïnvloed door het schuureffect. De totale structuur van de turbine, met een grote belastingconcentratie aan de bovenkant, maakt dit type fundering gevoeliger voor vermoeidheid veroorzaakt door het buigen van de toren met een vergelijkbare frequentie als de golfvariaties. Het effect hiervan is een andere factor die wordt verhoogd door schuren. Daarom is schuren een belangrijke zorg bij het ontwerpen van offshore windturbine funderingen en moet goed worden aangepakt om het effect te minimaliseren. Er zijn echter ook verschillende methoden om schuren rond de fundering zelf te minimaliseren. We hebben hieronder een aantal van de verschillende methoden die door de industrie worden aangeboden om te voorkomen dat schuren op monopile funderingen.
storten van gesteente
de meest gebruikelijke strategie tot nu toe om schade door schuren te voorkomen is het plaatsen van stenen op de zeebodem rond funderingen. Daarnaast worden ook vaak beschermende steenlagen geplaatst op array en/of exportkabels met hetzelfde doel. Boskalis Offshore verzorgt naast transport -, installatie-en bekabelingswerkzaamheden voor offshore windparken ook deze gespecialiseerde stortingsdiensten.
voordat de funderingen van de windturbine worden geïnstalleerd, kan op elke funderingslocatie een eerste schuurbeschermingsfilterlaag op de zeebodem worden geplaatst. Na de installatie van de funderingen kan verdere erosiebescherming worden geboden door grotere stenen, een zogenaamde pantserlaag, rond de funderingen te plaatsen. Dit zal een optimale bescherming bieden tegen erosie door golven en/of stroom. De rotsen zijn zo geselecteerd dat de verhoogde stroom rond de structuur niet in staat zal zijn om ze weg te spoelen. De werkzaamheden ter bescherming van de schacht worden meestal uitgevoerd door DP failpipe schepen, waarvan Boskalis er twee bezit en exploiteert. Deze schepen zijn in staat om grote hoeveelheden gesteente te transporteren en nauwkeurig te plaatsen op of rond onderzeese structuren op grote waterdiepte. De pre-installatie filterlaag kan worden geplaatst door de tank fallpipe.
hetzelfde vat wordt gebruikt om een pantserlaag te plaatsen met behulp van de zijdumpunit die het gebruik van Grotere rotsformaten mogelijk maakt, en ook om de laag dicht bij de monopile fundering te plaatsen.
gesteente als bescherming tegen schuren is een beproefde methode die in meerdere offshore-projecten is toegepast. Eenmaal geplaatst, zal het gesteente zich kunnen aanpassen aan veranderende zeebodemniveaus en de voorkomende depressies zullen worden ingevuld.
als gevolg hiervan zal er geen progressief falen optreden. Dit wordt beschouwd als een groot voordeel voor het gebruik van gesteente. Bovendien zal de rots niet degraderen; het is milieuvriendelijk en heeft een lange levensduur.
enkele voorbeelden van offshore windprojecten waarbij Boskalis de schuurbeschermingsinstallatie uitvoerde:
• ten westen van Duddon Sands Offshore Windpark
• plaatsing van schuurbeschermingsfilterlagen op 108 locaties vóór monopile-installatie. Gesteente werd vanuit Noorwegen per bulkcarrier naar Holyhead verscheept en rechtstreeks van het eerste schip in een schip naar schiptransfer in het DP-fallpipe-schip geloosd.
• de tweede fase van de rotsinstallatie werd uitgevoerd toen de funderingen en turbines werden geïnstalleerd. Het DP fallpipe schip installeerde 8-18 ” (20-45cm) armour rock rond de 108 turbines via de speciaal gebouwde rock side dump unit.
* Exporteer kabelbescherming op kruispunten door het installeren van filter-en pantserlagen.
• Meerwind Offshore Wind Park
* Pre-installatie fase: plaatsing van 1-5″ filtermateriaal voor 80 monopile locaties.
* fase na de installatie: armour rock (grading 100-700kg) werd geïnstalleerd op 80 windturbine locaties, met behulp van de side dump unit van het DP fallpipe schip.
* Dantysk Offshore Wind
post-lay rock installatie op drie locaties waar de array kabels een telecommunicatiekabel kruisen. Daarnaast werd rock geïnstalleerd ter bescherming van ongebrande kabels bij de schuurbeveiliging in de buurt van de windturbinegeneratoren.
* Anholt Windpark
installatie van schuurbescherming op 42 WTG-funderingen. Elke fundering bestond uit een 1-4 “filterlaag met daarop een pantserlaag van 2-8” rock. Verander de stroom of verander de vorm van de fundering op de zeebodem of verander de materiële materie van de zeebodem.
verpakt gesteente
storten van gesteente is niet de enige manier om schuren te voorkomen. Andere oplossingen zijn rotsen in flexibele containers, netzakken of zakken geplaatst om zich te vormen rond de basis van de turbine toren. De zakken kunnen worden gevuld tegen lage kosten onshore met een, bij voorkeur eco-vriendelijk, zwaar materiaal dat corrosie en erosie door de jaren heen zal weerstaan. Na de voorbereiding aan land kunnen ze offshore worden genomen in elk schip of ponton met Dekuitrusting beschikbaar om het te laten zakken naar of droppen op de zeebodem. Onderhoud aan de containers of zakken kan nodig zijn.
German NAUE GmbH & Co. KG is een voorbeeld van een bedrijf dat door middel van geotextielzandcontainers een afschuifpreventieoplossing heeft ontwikkeld. De Secutex ® Soft Rock Sand Container is gemaakt van zeer robuust, stapelvezel, speciaal naald geslagen Nonwoven Secutex® geotextiel en zijn gevuld met zand. De container is flexibel en kan zich aanpassen aan variabele zeebodem. Ze kunnen worden geplaatst voor het stapelen. Hun oplossing is gebruikt op het Duitse Amrumbank West offshore windpark.Ridgeway Marine, gevestigd in Belfast, biedt het concept van een filtereenheid, bestaande uit een polyester filterzak, gemaakt van 61% gerecycleerde flessen en gevuld met stenen, voor schuurbescherming. Hun filterzakken worden geproduceerd door het Japanse Sumisho Kyowa Limited en zijn gebruikt door MSS Engineering op het EDF Teesside Offshore Windpark. De filterunit is een robuust op maat gemaakt net met een levensduur van 50 jaar in zout water en een éénpuntshefring voor snelle en nauwkeurige inzet.
echter, als ze hun inhoud op tijd breken en morsen, biedt het materiaal bijna dezelfde bescherming als bij het storten van gesteente, met uitzondering van het feit dat het gesteente kleiner zou zijn en gemakkelijker verplaatst zou worden door sterke stromingen.
Rubberderivaten
een andere methode wordt momenteel getest, maar “doodt twee vogels met één steen”. Grote hoeveelheden gebruikte vrachtwagenbanden en autobanden zijn te vinden in stortplaatsen op bijna alle stadsgrenzen. De gebruikelijke verwijderingsmethoden veroorzaken enige vorm van verontreiniging of vereisen dure machines. Maar door ze te verbinden met kettingen van matten en ze op de zeebodem te leggen, blijken ze een langdurige en stabiele vorm van bescherming tegen lage kosten te zijn. De bandenmaterialen hebben het extra voordeel dat ze niet gemakkelijk degraderen en daardoor de zee niet vervuilen.Ironisch genoeg heeft de Continental Group, een onderneming die nieuwe banden voor vrachtwagens en auto ‘ s vervaardigt, een alternatieve methode ontwikkeld op basis van een product dat nauwelijks hoeft te worden aangepast. Een groepsmaatschappij, de ContiTech Transportbandgroep, heeft bij het Deltares Instituut in Nederland matten van een transportbandtype van 12 mm tot 15 mm dik Getest met gesimuleerde extreme stormen en beken. De verankerde matten met een diameter tot 52m hebben bewezen de zeebodem onder de matten intact te houden om een stabiele oplossing op lange termijn te bieden die, met gestileerde oppervlakken om zandafzetting te bevorderen, nieuwe levensvormen stimuleert om zich te vestigen.
Dick Hill